Le blog-notes mathématique du coyote

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Et Dieu créa les nombres
Stephen Hawking
Dunod (14 avril 2006)
1184 pages
Après Sur les épaules des géants consacré aux textes fondateurs de la physique, Stephen Hawking propose dans le même esprit une sélection de 24 textes de 16 mathématiciens qui ont révolutionné les mathématiques au cours des âges. De la géométrie d'Euclide (-300 avant notre ère) aux travaux précurseurs de l'informatique d'Alan Turing dans les années 1950, Stephen Hawking resitue les découvertes de chaque savant dans leur contexte historique et explique leur impact sur notre connaissance du monde. Un panorama saisissant de «la reine des sciences» où les mathématiciens français tiennent une place importante. Personnellement, je regrette qu'il n'y ait aucun texte d'Euler, étant donné que c'est le mathématicien qui a le plus écrit.

Sommaire
Euclide : Les Éléments - Archimède : De la sphère et du cylindre, La mesure du cercle, La méthode - Diophante : Extraits de Les six livres arithmétiques et Le livre des polygones - Descartes : Extraits de La géométrie - Newton : Extraits de Les Principes mathématiques de la philosophie naturelle - Laplace : Essai philosophique sur les probabilités - Fourier : Extraits de Théorie analytique de la chaleur - Gauss : Extraits de Recherches Mathématiques - Cauchy : Extraits de Résumé des leçons sur le calcul infinitésimal - Boole : Extraits de Les lois de la pensée - Riemann : Extraits de Oeuvres mathématiques - Dedekind : Extraits de Les nombres: que sont-ils et à quoi servent-ils? - Cantor : Extraits de Sur les fondements de la théorie des ensembles transfinis - Lebesgue : Thèse - Gödel : Extraits de Le théorème de Gödel - Turing : Extraits de La machine de Turing.

Le site Nombres : Curiosités - Théorie - Usage est une mine de renseignements sur les nombres. On y découvre leurs propriétés, leurs apparition dans l'art et la nature, etc. Ma qualification de "mine" n'est pas seulement une image: il faut parfois creuser pour trouver ce que l'on cherche et se perd souvent, mais en se perdant on fait d'autres découvertes...

En ce jour d'élections jurassiennes, je me suis rappelé cette émission d'Arte que j'avais retranscrite par écrit: 5 candidats, 5 modes d'élections, 5 résultats différents.
Ceux qui choisissent le système électoral déterminent l'heureux gagnant. C'est sur des considérations de cet ordre que Kenneth Arrow, prix Nobel d'économie en 1972, prouva qu'il n'y avait pas de système électoral qui soit juste. La démocratie parfaite est un rêve impossible!

Les pages du site www.kandaki.com sont basées les ouvrages de René Descombes. Ce site comprend quelques parties adaptées des livres et d'autres informations inédites (constante linéaire magique, carrés magiques associés, carré de Dürer, oeuvres d'art, jeux de grille) que l'auteur n'a pas pu faire figurer dans les livres...
Une page "Téléchargements" est également ouverte à tous les internautes passionnés par le sujet qui désirent partager leurs réalisations (programes, études...). La page "Oeuvres d'art" est également ouverte à tous les artistes ayant réalisé une oeuvre mettant en scène un carré !

Quand j'étais lycéen, dans les années 80, j'avais découvert et dévoré les bandes dessinées scientifiques de Jean-Pierre Petit de la série "Les Aventure d'Anselme Lanturlu". L'auteur réussissait à faire comprendre des concepts très pointus grâce à un sens de la vulgarisation et un humour extraordinaires.
J'ai découvert hier que J.-P. Petit avait fondé une association pour diffuser gratuitement et dans beaucoup de langues ses bandes dessinnées via Internet. Cette fondation s'appelle Savoir sans frontières. Concernant les maths, je recommande particulièrement "Le géométricon" et "Le topologicon".

Ce casse-tête est constitué de sept pièces, chacune d'entre elles étant un assemblage figé de quatre petits cubes. Le premier objectif du casse-tête est de reconstruire un cube en assemblant les sept pièces de manière adéquate. Il existe 240 possibilités de le faire. La petite notice propose également de nombreuses autres figures à reconstituer: un sphinx, un pont, un immeuble, etc.

• JesWeb : Soma Cube
• The Soma Cube

Le site mathschallenge.net propose des énigmes mathématiques chaque mois, avec les solutions. On peut aussi consulter les archives où les problèmes sont classés par catégories et par niveaux.

N'ayez ni la foi ni d'espoir, mais une connaissance juste du jeu des probabilités.

(Louis Scutenaire / 1905-1987)

Décliné en 99 chapitres « La vie mode d’emploi » met en scène les vies, manies et caractères des locataires d’un immeuble parisien pendant plus d’un demi-siècle. Des caves aux combles, le lecteur est invité à parcourir les étages, comme dans un immense jeu de pistes, à la découverte progressive de pièces chargées d’histoires, où chaque détail constitue l’élément d’un grand puzzle.
Le mode d'emploi consiste en diverses contraintes définies à l'avance et appliquées à l'écriture du roman. L'utilisation de la structure mathématique connue sous le nom de "bicarré latin orthogonal d'ordre 10" fait partie de celles-ci. L'impératif fixé est l'utilisation d'une structure en damier de 10 cases sur 10 dans l'articulation du livre. Elle se traduit, ici, dans le plan en coupe de l'immeuble – il est constitué de dix pièces sur dix – et également dans le nombre de chapitres que contient l'ouvrage : cent, théoriquement, dont chacun décrit une pièce de l'immeuble.
Le parcours du visiteur de la maison illustre une seconde contrainte, dérivée d'un problème d'échecs et appelée "polygraphie du cavalier". Partant d'une case désignée de l'échiquier, le cavalier doit parcourir les soixante-trois autres cases, sans jamais s'arrêter plus d'une fois dans la même, et sans en omettre une seule.

• Georges PEREC. Cahiers des charges de la vie, mode d'emploi. Présentation, transcription et notes par Hans Hartje, Bernard Magné et Jacques Neffs. CNRS éditions Zulma, Paris 1993
• "La Vie mode d'emploi" : Cahier des charges par chapitre
• Wikipédia : Problème du cavalier
• Deux études des règles mathématiques qui structurent "la vie mode de d'emploi"
• Georges Perec : Construction

Quelques moyens mnémotechniques pour se rappeler certaines constantes mathématiques:

Que j'aime à faire apprendre un nombre utile aux sages!
Immortel Archimède, artiste, ingénieur,
Qui de ton jugement peut sonder la valeur ?
Pour moi, ton problème eut de sérieux avantages :
pi = 3,141592653589793238462643383279…

Les trois journées de 1830 ont renversé 89 : 1/pi = 0,3183098…

Tu aideras à rappeler ta quantité à beaucoup de docteurs amis : e = 2,7182818284...

Gamma pourras retenir, si à Euler penses chaque fois. Constante immortelle d'Euler, vas-tu toujours rester timidement cachée ? : G = 0,5772156649015328606...

O nombre d'élégance ! Toi, toi, grandiose, étonnant : 1,61803398, le nombre d'or.

On le voit, tout cela est un peu décevant. A part pour la star pi, il existe peu de moyens mnémotechniques. Et si on s'amusait à en créer ?

A voir: le pi-club donne des moyens mnémotechniques en langue russe...

C'est la saison des prix Nobel... et des Ig Nobel. Le Ig Nobel Prize rend chaque année honneur aux gens dont les accomplissements « ne peuvent pas ou ne doivent pas être reproduits » (la reproductibilité étant un des critères de la méthode scientifique). Dix prix sont donnés chaque année à quelques personnes qui ont fait des choses remarquablement bêtes – parfois admirables, mais parfois pas. Les prix sont présentés à l'université Harvard avec le patronage de la revue d'humour en science Annals of Improbable Research. Les premiers prix Ig Nobel ont été remis en 1991.
Voici le palmarès de cette année :

• Ig Nobel d’ornithologie: pourquoi les piverts n’attrapent pas le mal de tête, par Ivan Schwab, de l’Université de Californie (2002);
• Ig Nobel de médecine: le hoquet chronique interrompu par un massage rectal, par Francis Fesmire, de l’Université du Tennessee (1990);
• Ig Nobel de nutrition: les coquerelles font la fine bouche, par une équipe de biologistes koweitiens (1997);
• Ig Nobel d’acoustique: pourquoi les gens n’aiment pas le son des ongles sur un tableau, par une équipe de trois universités américaines (1986);
• Ig Nobel de mathématiques: combien de photographies d’un mariage faut-il prendre pour s’assurer que tout le monde ait les yeux ouvert sur au moins une photo, par Nic Svenson, de l’Organisation de recherche scientifique du Commenwealth australien (voir l'article en question);
• Ig Nobel de physique: comment couper le spaghetti, par Basile Audoly et Sebastien Neukirch, de l’Université Pierre et Marie Curie (2005);
• Ig Nobel de chimie: l’effet de la température sur le fromage cheddar à des vitesses plus rapides que le son (1999);
• Ig Nobel de biologie: la mouche anophèle, responsable de la transmission de la malaria, est également attirée par l’odeur des pieds humains que par celle d’un hamburger au fromage;
• Ig Nobel de la paix: Howard Stapleton, de la firme galloise Merthyr Tydfil, pour son dispositif-à-repousser-les-adolescents (il émet un son audible seulement par eux);
• Ig Nobel de littérature: pourquoi l’usage des mots les plus longs et les plus compliqués est inutile, par Daniel Oppenheimer, de l’Université Princeton (2006).

• Winners of the Ig® Nobel Prize
• Wikipedia : Prix Ig Nobel
• Nature.com : Ig Nobel diary
• Futura Sciences : Ig Nobel 2006: des prix Nobel qui sentent le fromage

Pour la deuxième fois de ma carrière, j'ai une classe scientifique. La première m'avait laissé un excellent souvenir, et je sens que c'est bien parti avec celle-ci. J'ai introduit avec cette classe des joutes mathématiques le vendredi en dernière heure, quand tout le monde est fatigué et pense déjà au week-end. Quatre groupes de 3-4 élèves s'affrontent. Il s'agit simplement de résoudre une énigme mathématique, qui sort du cadre scolaire. C'est évidemment leur heure de math préférée.
Ma principale source est pour l'instant Le jardin du Sphinx de Pierre Berloquin. Je suis toujours surpris de la vitesse à laquelle les élèves trouvent la solution. D'ailleurs, je pense que c'est la principale différence entre les élèves scientifiques et les autres: ils ont tout de suite des idées pour empoigner un problème. Par contre, du point de vue technique, ils ne sont guère meilleurs que les autres, par exemple pour simplifier des fractions...
Voici l'énigme qui a pour l'instant résisté le plus longtemps (mais qui a finalement été résolue):

Le curé et son bedeau (énigme no 30 du Jardin du Sphinx)

Un curé dit à son bedeau: "J'ai vu aujourd'hui trois paroisiennes. Le produit de leurs âges est 2450. Peux-tu me dire leurs âges respectifs?"
Le bedeau: "Non."
Le curé: "Si je précise que la somme de leurs âges est le double du tien, peux-tu répondre?"
Le bedeau: "Pas encore."
Le curé: "J'ajoute donc que la plus âgée est plus âgée que moi."
Le bedeau: "Maintenant, j'en sais assez."
Si l'on suppose que le curé et son bedeau sont de fins arithméticiens, quels sont les âges des trois paroisiennes, du bedeau et du curé?

1, 2, 3, 4, 5, ... Quel est le nombre suivant ? 6 direz-vous. En effet, mais il y a d'autres possibilités (7, 3, 11, et bien d'autres). Vous pourrez vous en convaincre en consultant l'encyclopédie en ligne des suites de nombres entiers (en anglais, même s'il existe une page d'accueil en français).

Dans un précédent billet, j'avais signalé l'arrivée en France de la série Numb3rs. J'ai vu toute la première saison et le début de la deuxième. Je reste partagé sur cette série. D'un côté, je trouve génial qu'on parle de maths dans une série télévisée. D'un autre côté, je reste sur ma fin après chaque épisode. Je trouve que la partie mathématique se résume trop souvent à quelques phrases avec des noms de mathématiciens célèbres et des termes mathématiques compliqués. Les explications, quand il y en a, sont trop courtes. Evidemment, on peut comprendre que le public préfère de l'action à des longues explications mathématiques...
Par contre, le site We all use math every day, créé par Texas Instruments en partenariat avec CBS, commente chaque épisode et fournit aux profs du matériel pédagogique. A essayer!